DE884203C

DE884203C - Arrangement for gas separation

Info

Publication number: DE884203C
Application number: DEG407D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Becker
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1943-07-29
Filing date: 1943-07-29
Publication date: 1953-07-23

Description

Anordnung zur Gaszerlegung Es ist bekannt, bei der Zerlegung von Gasen in mindestens zwei Fraktionen durch Tiefkühlung und Rektifikation einen Teildes abgekühlten Gases nach arbeitsleistender Entspannung in den Rektifizierapparat an geeigneter Stelle mit Sättigungstemperatur zwischen die Rektifikationsböden einzublasen, oliv; daß dieser Gasanteil total verflüssigt zu werden braucht (s. die deutsche Patentschrift 538 c920). Dieses Verfahren. hat den Vorteil einer verhältnismäßig günstigen Kälteerzeugung. Die Tiefkühlung dieses Gasanteiles vor der Entspannung erschien notwendig, um das Gas vor der Zerlegung von stärenden Verunreinigungen, insbesondere Feuchtigkeit und Kohlensäure, möglichst restlos zu befreien.Arrangement for gas separation It is known, in the separation of gases into at least two fractions by deep-freezing and rectification, to blow a portion of the cooled gas into the rectification apparatus at a suitable point with saturation temperature between the rectification trays after work-performing expansion, olive; that this gas component needs to be completely liquefied (see German patent 538 c920). This method. has the advantage of relatively cheap refrigeration. The deep-freezing of this gas portion before the expansion appeared to be necessary in order to free the gas as completely as possible from strengthening impurities, in particular moisture and carbonic acid, before the decomposition.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, auf hohen Druck verdichtetes Gas in Gegenstromwärmeaustauschern partiell abzukühlen und anschließend in. einer Expansionsmaschine zu entspannen und in den Zerlegungsapparat einzublasen. Ein weiterer Vorschlag ging dahin, für :die Kälteerzeugung Entspannungsturhinen zu verwenden, denen kaltes, aber vor dem Eintritt in .die Turbine um einen bestimmten Betrag angewärmtes Gas zugeführt wird.It has also been proposed to use high pressure compressed air To partially cool the gas in countercurrent heat exchangers and then in a Relax the expansion machine and blow it into the cutting apparatus. Another The proposal was to use relaxation turbines for: the generation of cold, cold, but warmed up by a certain amount before entering the turbine Gas is supplied.

Es hat sich gezeigt, daß man das Gaszerlegungsverfahren durch Rektifikation des in einer Kühlv orrichtung tiefgekühlten Gases in mindestens zwei Fraktionen (wobei ein Teil des Gases zu arbeitsleistender Entspannung und anschließender gasförmiger Einblasung in den Rektifizierapparat entweder nach vollständiger Abkühlung in der Kühlvorrichtung entnommen und im Gegenstrom mit Rohgas wieder um einen bestimmten Teilbetrag angewärmt oder an entsprechend warmer Stelle der Kühlvorrichtung abgezweigt wird) dadurch besonders wirtschaftlich und vorteilhaft gestalten kann, daß man in der Zerlegungsanordnung als Kühlvorrichtungen umschaltbare Kältespeicher verwendet.It has been shown that the gas separation process can be carried out by rectification of the gas frozen in a cooling device into at least two fractions (with a part of the gas to be work-performing expansion and subsequent gaseous Injection into the rectifier either after complete cooling in the Cooling device removed and in countercurrent with raw gas back to a certain Partial amount warmed up or branched off at a correspondingly warm point on the cooling device becomes) special make it economical and advantageous can that one in the dismantling arrangement as cooling devices switchable cold storage used.

Bekanntlich ist es energetisch günstiger, warmes statt kaltes Gas arbeitsleistend zu entspannen, weil die Kälteerzeugung im wärmeren Temperaturgebiet günstiger ist. Wenn: das Gas, z. B. Luft, auf etwa 5 ata verdichtet ist, und es wird bei iio° absoluter Eintrittstemperatur in einer Entspannungsturbine auf etwa i ata entspannt, so wird dabei eine Kälteleistung je Kilogramm Gas von etwa 5 kcal erzeugt bei einer Abkühlung auf etwa 83°! abs. Wenn dagegen die Entspannung im gleichen Druckgebiet bei einer Eintrittstemperatur von i30'°' abs. erfolgt, so %verden bereits etwa 6 kcal/kg gewonnen bei einer Abkühlung auf etwa ioo°ll abs., d. h. bei gleichem Energieaufwand wird die Kälteleistung um 20"/a höher. In der Praxis bedeutet dies; daß für eine bestimmte erforderliche Kälteleistung erheblich weniger Energie gebraucht wird als bei anderen Verfahren. Zwar wird diese Kälte nicht bei der tiefsten im System auftretenden Temperatur erzeugt, es ist dies aber auch nicht nötig, da ja nicht der gesamte Kältebedarf, insbesondere nicht die gesamten Kälteverluste allein bei der tiefsten Temperatur auftreten. Die Anwärmung des Gases vor der arbeitsleistenden Entspannung wird zweckmäßig im Wärmeaustausch mit dem eintretenden warmen Gas vorgenommen. ' Erfindungsgemäß und mit besonderem Vorteil erfolgt der Wärmeaustausch des arbeitsleistend zu entspannenden. Gases in Kältespeichern. Eine Anordnung dieser Art führt zu wesentlichen Einsparungen an Energie für den Zerlegungsvorgang, der dadurch ein Optimum an Wirtschaftlichkeit g°-währleistet. In einzelnen Fällen kann an Stelle der Anwärmung des einzublasenden Gases auch die Entnahme dieses Gases an einer entsprechend wärmeren Stelle des Kältespeichers treten. Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Möglichkeiten ist der, daß im ersten Falle, bei der Anwärmung nach erfolgter vollständiger Tiefkühlung, das Gas praktisch restlos von den Verunreinigungen befreit ist. Im zweiten. Falle, bei der Entnahme des Gases an einer wärmeren Stelle, sind die Verunreinigungen noch nicht restlos ausgefroren. Jedoch kann dieser Nachteil in manchen Fällen tragbar sein, zumal es ja nur noch geringe Reste sind, die sich unter Umständen auch. noch während des nachfolgenden Verfahrens ausscheiden lassen. In, solchen Fällen stellt die Entnahme des Einblasegases an einer wärmeren Stelle -des Kältespeichers eine erhebliche Vereinfachung dar. In den weitaus meisten Fällen wird aber die Anwärmung des Einblasegases im Wärmeaustausch mit dem Rohgas erforderlich sein, wobei das Einblasegas in geeigneten Rohrsystemen dem Rohgas entgegengeführt werden muß.As is well known, it is energetically cheaper to use warm instead of cold gas To relax while doing work, because the cold is generated in the warmer temperature area is cheaper. If: the gas, e.g. B. air, compressed to about 5 ata, and it is at 100 ° absolute inlet temperature in an expansion turbine to about i ata relaxed, a cooling capacity of about 5 kcal per kilogram of gas is achieved generated when cooling down to about 83 °! Section. If on the other hand the relaxation in the same Pressure area at an inlet temperature of i30 '°' abs. occurs, so% verden already about 6 kcal / kg gained when cooling to about 100 ° ll abs., d. H. at the same Energy consumption increases the cooling capacity by 20 "/ a. In practice this means; that significantly less energy is required for a certain required cooling capacity than with other methods. It is true that this cold is not at the deepest im System generated temperature, but this is not necessary, because yes not the entire cooling requirement, especially not the entire cooling loss alone occur at the lowest temperature. The heating of the gas before the work-performing Relaxation is expediently carried out in the heat exchange with the incoming warm gas. According to the invention and with particular advantage, the heat exchange of the work-performing takes place to be relaxing. Gas in cold storage. An arrangement of this kind leads to essentials Savings in energy for the dismantling process, which results in optimum economic efficiency g ° ensures. In individual cases, the to be blown in place of the heating Gas also the removal of this gas at a correspondingly warmer point of the cold storage step. The main difference between the two options is that im In the first case, when heating up after complete freezing, the gas is practically completely freed from the impurities. In the second. Trap where Withdrawal of the gas at a warmer place, the impurities are not yet completely frozen. However, in some cases this disadvantage can be tolerable, especially since there are only small residues that may also be. still during of the following procedure. In such cases the removal represents of the injection gas at a warmer point of the cold accumulator a considerable simplification . In the vast majority of cases, however, the heating of the injection gas is carried out in the Heat exchange with the raw gas may be required, with the injection gas in suitable Pipe systems must be fed to the raw gas.

Das Verfahren in der erfindungsgemäßen Anordnung kann z. B. dadurch durchgeführt werden, daß das Einblasegas dem Rohgas am kalten Ende der Kältespeicher entnommen, im unteren (kalten) Teil derselben dem Rohgas wieder entgegengeführt, dann aus den Kältespeichern heraus und der Entspan nungsturbine zugeführt wird.The method in the arrangement according to the invention can, for. B. thereby be carried out that the injection gas to the raw gas at the cold end of the cold storage taken, in the lower (cold) part of the same directed towards the raw gas, then out of the cold storage and the relaxation turbine is supplied.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich das Verfahren in der erfindungsgemäßen Anordnung bei Verwendung von wechselweise umschaltbaren Kältespeichern zur Abkühlung des Rohgases durchführen, indem die Rohre zur Anwärmung des Einblasegases, welches wiederum dem bereits abgekühlten Rohgas entnommen wird, in dem unteren (kalten) Teil der Speichermasse untergebracht und das Gas sodann wiederum der Entspannungsturbine zugeleitet wird. Es ist ersichtlich, daß die Unterbringung der Anwärmrohre in den Kältespeichern dann besonders einfach ist, wenn als Speichermasse .eine Schüttmasse, z. B. Kies, verwendet wird. Die Konstruktion läßt sich bei dieser Anordnung leicht durchführen, und die Speichermasse kann nachträglich einfach in den Kältespeicher eingeschüttet werden. Bei den. Gaszerlegungsanlagen mit Kältespeichern werden in der Regel zwei Paare von Kältespeichern angewendet, durch die das Rohgas, z. B. Luft, eintritt, während durch das eine Paar das eine Zerlegungsprodukt, z. B. Sauerstoff, und durch das andere Paar das andere Zerlegungsprodukt, z. B. Stickstoff, austritt. In beiden Kältespeicherpaaren herrschen dabei die gleichen Temperaturverhältnisse. Das Verfahren in der erfindungsgemäßen Anordnung wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß die Rohrsysteme zum Anwärmen des einzublasenden Teiles des Rohgases auf beide Kältespeicherpaare verteilt werden. Es ist unter Umständen auch angebracht, die Rohrsysteme für die Anwärmung des Einblasegases nur in demjenigen der beiden Kältespeicherpaare unterzubriirgen, welches das mengenmäßig größere Zerlegungsprodukt aufzunehmen hat, z. B. dann, wenn durch das andere, Paar nur eine verhältnismäßig kleine Gasmenge als Zerlegungsprodukt herausgeführt wird. Andererseits ist es aber auch möglich, bei derartigen Gaszerlegungsanlagen überhaupt mit nur einem Kältespeicherpaar auszukommen. Das wertvollere Zerlegungsprodukt, z. B. Sauerstoff, das nicht beim Wärmeaustausch verunreinigt werden soll, wird dann durch in diesem Kältespeicherpaar untergebrachte Rohre herausgeführt. Auch diese Anordnung läßt sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung vereinigen., indem die Rohrsysteme zum Anwärmen. des einzublasenden Teiles des Rohgases in demselben Kältespeicherpaar untergebracht werden.In a particularly advantageous manner, the process can be carried out in accordance with the invention Arrangement when using alternately switchable cold accumulators for cooling carry out the raw gas by the pipes to warm up the injection gas, which in turn is taken from the already cooled raw gas, in the lower (cold) Part of the storage mass housed and the gas then in turn the expansion turbine is forwarded. It can be seen that the accommodation of the heating pipes in the Cold storage is particularly easy if the storage mass is .a bulk mass, z. B. gravel is used. The construction is easy with this arrangement carry out, and the storage mass can easily be retrospectively in the cold storage be poured. Both. Gas separation plants with cold storage are used in Usually two pairs of cold accumulators are used, through which the raw gas, e.g. B. Air, while through the one pair the one decomposition product, e.g. B. Oxygen, and by the other pair the other decomposition product, e.g. B. nitrogen, leaks. The same temperature conditions prevail in both cold storage pairs. The method in the arrangement according to the invention is expediently carried out in such a way that that the pipe systems for heating the part of the raw gas to be injected on both Cold storage pairs are distributed. It may also be appropriate to use the Pipe systems for heating the injection gas only in that of the two cold storage pairs to accommodate, which has to take up the quantitatively larger decomposition product, z. B. when only a relatively small amount of gas through the other pair is brought out as a decomposition product. On the other hand, it is also possible in gas separation plants of this type, only one pair of cold accumulators can be used at all. The more valuable decomposition product, e.g. B. Oxygen, which is not involved in heat exchange is to be contaminated, is then accommodated in this cold storage pair Pipes led out. This arrangement can also be used with the arrangement according to the invention unite. by heating the pipe systems. of the part of the raw gas to be injected be accommodated in the same cold storage pair.

Außerdem energetischen Vorteil der Kälteerzeugung bietet das Verfahren in der erfindungsgemäßen Anordnung noch weitere erhebliche Vorteile. Vor allem läßt sich die Gaszerlegung mit der erfindungsgemäßen Anordnung ohne Anwendung -eines Hochdruckkreislaufes zur Kälteerzeugung durchführen. Bei der einfachen Art, den «-eitaus größten: Teil der -erforderlichen Kälte durch die arbeitsleistende Entspannung der Turbinen in einem etwas über dem Sättigungsgebiet liegenden Temperaturbereich zu erzeugen, braucht nur noch eine geringe Kältemenge im Sättigungsbereich erzeugt zu werden, wozu die Drosselentspannung des nicht eingeschlossenen Teiles des Rohgases genügt. Als ein weiterer Vorteil erweist sich eine eigenartige Rückwirkung des Verfahrens in der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Kältespeicher selbst. Natürlich wird der Temperaturverlauf in den Kältespeichern durch die Anwärmung des Einblasegases beeinflußt. Der Unterschied der Temperaturdifferenz zwischen ein- und austretendem Gas zwischen einem normalen Isältespeicher und einem Kältespeicher nach der Erfindung wird durch die Kurven a und b der Abb. i veranschaulicht. .'11s :@hszissen sind die Längen der Kältespeicher mit z. B. d. m eingetragen, wobei links das kalte Ende, rechts das -warme Ende des Kältespeichers angenommen ist; als Ordinaten sind die Temperaturdifferenzen zwischen dem eintretenden wärmeren Rohgas und dem austretenden kälteren Zerlegungsprodukt eingetragen. Die Kurve a entspricht einem normalen Kältespeicher und zeigt, daß am warmen Ende des Kältespeichers das austretende Zerlegungsprodukt 2,7y' kälter ist als das eintretende Rohgas. Diese Temperaturdifferenz, die auf dem nicht restlos möglichen Wärmneaustausch beruht, bedeutet einen ständigen Kälteverlust. Am halten Ende zeigt sich dagegen eine Temperaturdifferenz von .I°, d. h. das aus der Zerlegungsanlage austretende kalte Zerlegungsprodukt ist 4.° kälter als das in die Zerlegungsanlage eintretende abgekühlte Rohgas; dies hat zur Folge, daß die Sublimation der auf der Speichermasse als Reif ausgeschiedenen Verunreinigungen. z. B. Kohlensäure, nicht restlos erfolgt. Die Kurve b zeit den Temperaturverlauf bei einem Kältespeicher, hei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet ist. Sowohl am warmen als auch am kalten Ende des Kältespeichers sind die Temperaturdifferenzen bei gleicher mittlerer Temperaturam differenz kleiner geworden und betragen etwa i C 'am -warmen bzw. 3.4' am kalten Ende. Das bedeutet, daß einerseits die Kälteverluste am warmen Ende der Kältespeicher erheblich kleiner ---erden, -wodurch fast o,51:cal/tns Rohgas (rund ein Viertel des gesamten Kältebedarfs) gespart ---erden können und daß andererseits die Sublimationsverhältnisse günstiger -werden. Es sei noch hinzugefügt, daß infolge der günstigen Kälteerzeugung auch die vor jeder Inbetriebnahme .erforderliche Abkühlung der Kältespeicher- und Zerlegungsapparatur weniger Zeit, etwa die Hälfte der bisherigen, erfordert.In addition to the energetic advantage of the cold generation, the method in the arrangement according to the invention offers further considerable advantages. Above all, the gas separation can be carried out with the arrangement according to the invention without the use of a high-pressure circuit for generating cold. With the simple way of generating the "- by far the greatest: part of the" required cold by the work-performing expansion of the turbines in a temperature range slightly above the saturation area, only a small amount of cold needs to be generated in the saturation area, for which the throttle expansion is not enclosed part of the raw gas is sufficient. Another advantage is a peculiar reaction of the method in the arrangement according to the invention on the cold accumulator itself. Of course, the temperature profile in the cold accumulator is influenced by the heating of the injection gas. The difference in temperature difference between incoming and outgoing gas between a normal cold storage tank and a cold storage tank according to the invention is illustrated by curves a and b in FIG. .'11s: @hszissen are the lengths of the cold storage with z. B. d. m entered, with the cold end on the left and the warm end of the cold storage device on the right; the ordinates show the temperature differences between the incoming warmer raw gas and the emerging colder decomposition product. The curve a corresponds to a normal cold storage and shows that at the warm end of the cold storage the emerging decomposition product is 2.7y 'colder than the incoming raw gas. This temperature difference, which is based on the not completely possible heat exchange, means a constant loss of cold. On the other hand, at the end of the period there is a temperature difference of .I °, ie the cold decomposition product emerging from the decomposition plant is 4. ° colder than the cooled raw gas entering the decomposition plant; This has the consequence that the sublimation of the impurities which have separated out as frost on the storage mass. z. B. carbonic acid, not completely. The curve b times the temperature profile in a cold storage device in which the method according to the invention is used. Both at the warm and at the cold end of the cold store, the temperature differences have become smaller with the same mean temperature difference and are around i C 'at the warm end and 3.4' at the cold end. This means that, on the one hand, the cold losses at the warm end of the cold storage tank are considerably smaller - grounding, - which saves almost 0.51: cal / tns of raw gas (around a quarter of the total cooling requirement) - and on the other hand, the sublimation ratios are more favorable -will. It should also be added that, due to the cheap generation of cold, the cooling of the cold storage and dismantling apparatus, which is required before each start-up, takes less time, about half of the previous time.

Zwei Anwendungfälle des Verfahrens in der erfindungsgemäßen Anordnung -werden nachstehend an Hand der Abb. 2 und 3 beschrieben.Two cases of application of the method in the arrangement according to the invention - are described below with reference to Figs. 2 and 3.

Durch Leitung i (Abb. 2) tritt das Rohgas, z. B. Luft, in die periodisch umschaltbaren Speicherpaare .@-A bzw. B-B mit einem Druck von etwa 5,5 ata ein, -während das -eine Zerlegungsprodukt, z. B. Stickstoff, durch das Kältespeicherpaar A-A und über Leitung 2, das andere Zerlegungsprodukt, z. B. Sauerstoff, durch das Kältespeicherpaar B;B und über Leitung 3 austritt. Das abgekühlte Rohgas tritt überLeitung d. in die z-v@eistufigeRel:tifiziersäule 5-6, mit Drucksäule 5 und Obersäule 6, ein. Eventuell mitgeführte Kohlensäure -wird in dem Sumpf 7 ausgewaschen und in dem Filter S vor Aufgabe der Flüssigkeit auf die Obersäule 6 ausgeschieden. Über Leitung o wird ein Teil des soeben eingeführten, noch nicht rektifizierten Rohgases, z. B. 20 bis 25°i0 desselben, unter dem bestehenden Druck entnommen und über die Leitungen 9°-9b auf die in den unteren Hälften der Kältespeicher untergebrachten Rohrsysteme io-io und i i-i i verteilt. Eine Umschaltun- dieser Rohrsysteme im Takt der Kältespeicherumschaltungen ist nicht unbedingt erforderlich. Die Rohrsystemne io-io und ii-ii sind so bemessen, daß das Rohgas in ihnen eine Anw ärmung um z. B. etwa 30° erfährt. Das angewärmte, immer noch nahezu unter Kompressordruck stehende Gas wird über die Leitungen 12d, 12b, 12' der Entspannungsturbine 13 zugeführt, in welcher es ungefähr auf den Druck der Obersäule 6 entspannt wird, wobei es eine Temperatursenkung von z. B. etwa 30° erfährt. Um die Eintrittstemperatur des Gases vor der Turbine genau einregulieren zu können, ist außerdem die, Umgangsleitung i.1 mit Ventil 15 vorgesehen, durch die ein. Teil des kalten Gases aus Leitung 9 direkt der Turbine 13 zugeleitet werden kann. Das entspannte, abgekühlte Gas wird über Leitung 16 in die Obersäule 6 in an sich bekannter `eise eingeblasen. Die Entnahme der Zerlegungsprodukte am Kopf und am Kondensator der Obersäule 6und die Weiterleitung derselben gehört nicht zum Gegenstand' der Erfindung, sondern erfolgt in bekannter Weise und wird daher nicht weiter beschrieben. Wichtig ist lediglich, daß ein Teil des kalten, kohlensäurefreien, unter Druck stehenden Rohgases im Wärmeaustausch mit den Zerlegungsprodukten verflüssigt und als Berieselungsflüssigkeit für die Rektifiziersäule verwendet -wird. Dieser Teil -wird im Falle des Beispiels über Leitung 17 der Drucksäule 5 entnommen und dem Verflüssiger 18 zugeführt, der mit den kalten Zerlegungsprodukten gekühlt -wird. Hierbei -wird die ständig neu erforderliche Flüssigkeit aus dem Rohgas ohne Zuhilfenahme eines Hochdruckkreislaufes erzeugt und über Leitung i9 dem Sumpf 7 zugeleitet.The raw gas, e.g. B. Air, in the periodic switchable memory pairs. @ - A or B-B with a pressure of about 5.5 ata, -during the -a decomposition product, e.g. B. nitrogen, through the cold storage pair A-A and via line 2, the other decomposition product, e.g. B. Oxygen, through the Cold storage pair B; B and exits via line 3. The cooled raw gas passes over the pipe d. in the z-v @ eistufigeRel: tific column 5-6, with pressure column 5 and upper column 6, a. Any carbonic acid carried along is washed out in the sump 7 and fed into the filter S excreted before the liquid is applied to the upper column 6. Above Line o is a part of the just introduced, not yet rectified raw gas, z. B. 20 to 25 ° i0 of the same, taken under the existing pressure and over the Lines 9 ° -9b on those accommodated in the lower halves of the cold storage Piping systems io-io and i i-i i distributed. A changeover of these pipe systems in time the cold storage switchover is not absolutely necessary. The pipe systems io-io and ii-ii are dimensioned so that the raw gas in them a warming to z. B. experiences about 30 °. The warmed up, still almost under compressor pressure Gas is fed to the expansion turbine 13 via the lines 12d, 12b, 12 ', in which it is relaxed approximately to the pressure of the upper column 6, whereby there is a Temperature reduction of z. B. experiences about 30 °. To the inlet temperature of the gas Being able to adjust precisely in front of the turbine is also the bypass line i.1 provided with valve 15 through which a. Part of the cold gas from line 9 can be fed directly to the turbine 13. The relaxed, cooled gas will blown into the upper column 6 via line 16 in a known manner. The removal of the decomposition products at the top and at the condenser of the upper column 6 and the transfer the same does not belong to the subject matter of the invention, but takes place in a known manner Manner and is therefore not described further. It is only important that a part of the cold, carbonic acid-free, pressurized raw gas in heat exchange liquefied with the decomposition products and used as a sprinkling liquid for the Rectifying column is used. This part - is in the case of the example above Line 17 taken from the pressure column 5 and fed to the condenser 18, which is with the cold decomposition products -is cooled. In this case, the constantly re-required Liquid generated from the raw gas without the aid of a high-pressure circuit and fed to the sump 7 via line i9.

Das Ausführungsbeispiel nach Abb.3 stellt in zweifacher Beziehung eine Vereinfachung im Vergleich zu .dem Beispiel nach Abb. 2 dar. Erstens ist an Stelle der doppelten Rektifiziersäule 5-6 die einfache Rektifiziersäule 6 und zweitens an Stelle des zweiten Kältespeicherpaares B-B (Abb. 2) das doppelte auf das Kältespeicherpaar A-A verteilte Rohrsystem B'-B' (Abb. 3) getreten. Der Vorgang ist folgender: Das Rohgas tritt aus Leitung i über das Kältespeicherpaar A-A und. über Leitung .4 in den Kondensator i ä ein. Dieser Kondensator -wird durch das der Säule 6 flüssig entnommene Zerlegungsprodukt gekühlt, welches dabei gleichzeitig zum größten Teil verdampft -wird. In der Flüssigkeit 7 des Kondensators 18 -wird die restliche Kohlensäure aus dem Rohgas ausgewaschen, die vor Aufgabe der Flüssigkeit auf den Kopf der Säule 6 in den Filtern g-8 ausgeschieden wird. Von dem aus dem Kondensator 18 am Kopf abziehenden, nicht verflüssigten Anteil des Rohgases wird ,das Einblasegas über Leitung 9 entnommen, über die Leitungen 9a-9b dem Rohrsystem io-io zur Anwärmung zugeführt und gelangt dann über Leitung 12 zur Entspannun @gsturbine 13. Nach erfolgter Entspannung und Kühlung wird das Gas über Leitung 16 in die Säule 6 eingeblasen. Auch. hier ist die Umgangsleitung 14 mit Regulierventil 15 vorgesehen. Ein Teil des gereinigten, kalten Rohgases wird wiederum über Leitung 17 entnommen und nach Verflüssigung auf den Kopf der Säule 6 aufgegeben. Diese einfachereAusführungsformeinerZerlegungsanlage nach der Erfindung ermöglicht bei etwas geringerer Ausbeute die Gewinnung eines grundsätzlich ebenso reinen Zerlegungsproduktes wie die Ausführungsform nach Abb. 2. Es sind jedoch auch beliebige Kombinationen möglich, z. B. die Verbindung eines Zweisäulenapparates mit nur einem Kältespeicherpaar, in dem sowohl die Rohrsysteme für das reine Entspannungsprodukt als auch für das Einblasegas untergebracht sind, oder die Verbindung eines Einsäulenapparates mit zwei Kältespeicherpaaren. Ferner können an Stelle der Kältespeicherpaare sinngemäß auch Gegenströmer angewendet werden.The embodiment according to Fig.3 has a twofold relationship a simplification compared to .the example according to Fig. 2. First is on Place the double rectification column 5-6, the single rectification column 6 and second instead of the second cold storage pair B-B (Fig. 2), double that on the cold storage pair A-A distributed pipe system B'-B '(Fig. 3) stepped. The process is as follows: The Raw gas emerges from line i via the cold accumulator pair A-A and. via line .4 in the capacitor i ä. This condenser becomes liquid through that of the column 6 removed decomposition product cooled, which at the same time for the most part evaporated. The remaining carbonic acid becomes in the liquid 7 of the condenser 18 washed out of the raw gas before the liquid is applied to the top of the column 6 is excreted in filters g-8. From the one from the capacitor 18 at the head withdrawing, non-liquefied portion of the raw gas, the injection gas over Line 9 removed, via lines 9a-9b from the pipe system io-io for heating supplied and then arrives via line 12 for relaxation @gsturbine 13. After the expansion and cooling have taken place, the gas is fed into the column via line 16 6 blown in. Even. here the bypass line 14 with regulating valve 15 is provided. Part of the purified, cold raw gas is in turn withdrawn via line 17 and abandoned after liquefaction on the top of the column 6. This simpler embodiment of a dismantling plant according to the invention allows a slightly lower yield to be obtained basically just as pure decomposition product as the embodiment according to Fig. 2. However, any combinations are also possible, e.g. B. the connection of a Two-column apparatus with only one pair of cold accumulators, in which both the pipe systems for the pure expansion product as well as for the injection gas are accommodated, or the connection of a single column device with two pairs of cold accumulators. Further Instead of the cold accumulator pairs, countercurrents can also be used accordingly.

Abb. q. stellt eine ähnliche Anordnung wie A.bb. 2 dar, jedoch ist hier auf die Rohrsysteme io-io und i i-i i zur Anwärmung des Einblasegases verzichtet worden und statt dessen Idas Einblasegas .den Kältespeichern bei ioa und ija an einer verhältnismäßig warmen Stelle entnommen worden. Dafür fällt die Leitung 9 der Abb. 2 fort. Im übrigen bleibt die Anordnung die gleiche wie bei Abb. 2.Fig.q. represents an arrangement similar to A.bb. 2, however, is here the pipe systems io-io and i i-i i for heating the injection gas are dispensed with and instead Idas Einblasegas .den cold storage at ioa and ija taken from a relatively warm place. Line 9 falls for this continue with Fig. 2. Otherwise the arrangement remains the same as in Fig. 2.

Abb. 5 zeigt einen schematischen Fall für die Anwendung der Erfindung, wenn es sich um die Gewinnung eines reinen, leichtsiedenden Produktes handelt. Kältespeicher sind schematisch durch die Zeichen AABB angedeutet. Das Rohgas tritt wiederum durch Leitung i in den Kältespeicher ein und wird durch Leitung q. in den, Rektifizierapparat eingeleitet. Das Einblasegas kann entweder durch Rohrsysteme angewärmt werden oder, wie in der Zeichnung dargestellt, dem Kältespeicher an geeigneter warmer Stelle entnommen werden. Es wird wiederum in der Turbine 13 entspannt, dagegen durch Leitung 16 nicht zwischen den Böden des Rektifizierapparates, sondern statt dessen über Leitung 2o in den, Kondensator 2i eingeblasen, in welchem das Schwersiedende unter gleichzeitiger Kondensation .des Leichtsiedenden verdampft. Bei dieser Anordnung läßt sich ein reines leichtsiedendes Gas gewinnen. Die Vorteile des Verfahrens mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden auch in diesem Falle ausgenutzt.Fig. 5 shows a schematic case for the application of the invention, when it is a question of obtaining a pure, low-boiling product. Cold storage are indicated schematically by the characters AABB. The raw gas passes through again Line i in the cold storage and is through line q. into the, rectifier initiated. The injection gas can either be heated by pipe systems or, as shown in the drawing, the cold storage in a suitable warm place can be removed. It is again expanded in the turbine 13, but by conduction 16 not between the bottoms of the rectifier, but instead across Line 2o blown into the condenser 2i, in which the high boiling point below simultaneous condensation .the low-boiling end evaporates. With this arrangement a pure low-boiling gas can be obtained. The advantages of the procedure with the arrangement according to the invention are also used in this case.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for gas separation by rectification the gas frozen in a cooling device in at least two fractions, with a part of the gas for work-performing expansion and subsequent gaseous Injection into the rectification apparatus either after cooling down completely in taken from the cooling device and in countercurrent with raw gas again by a certain Partial amount warmed up or branched off at a correspondingly warm point on the cooling device wind, characterized by the use of alternately switchable cold storage as a cooling device.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the Heating takes place within pipe systems, which are located in the lower (cold) part the cold storage system.

3. Arrangement according to claim a, characterized in that the pipe systems for heating the part of the raw gas to be blown in are distributed over both cold storage pairs (for the two decomposition products, e.g. nitrogen and oxygen). q .. Arrangement according to claim 2, characterized in that the pipe systems for heating the part of the rolling gas to be injected are housed only in the cold storage pair which has to accommodate the larger decomposition product. 5. Arrangement according to claim 2, characterized in that only for the one decomposition product, for. B. nitrogen, a cold storage pair is present and the other decomposition product, z. B @. Oxygen, is led out through pipe systems within this one cold storage pair, in which the pipe systems for warming up the part of the raw gas to be injected are also housed. 6. Arrangement according to claim i, characterized in that in a system for obtaining a pure, low-boiling product, the injection gas is blown into the condenser line or directly into the condenser. 7. Arrangement according to claim i, characterized by devices in which part of the cold, purified and pressurized raw gas is liquefied in heat exchange with decomposition products and is optionally used as a sprinkling liquid for the rectification column. References: French Patent No. 762 175; USA. Patent Nos. 2 0891543, 2122238.